不同籼稻品种产量比较与聚类分析

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　　摘要    在湖北省安陆市水寨试验站对12个籼稻品种进行区组试验的基础上，对12个品种的产量进行了统计分析，并对单产、主要产量性状和植物性状进行了聚类分析，以评价各品种的优劣，并试图利用统计方法建立一种客观评价品种优劣的方法。结果表明，利用统计方法可以对水稻区组试验数据产量的显著性进行评判，利用聚类分析可以对参试品种的产量结果进行合理的分类，并可以结合产量数据对品种进行客观评价。
　　关键词    籼稻;品种;产量;产量构成因素;聚類分析
　　中图分类号    S511.037        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）08-0026-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）
　　Abstract    Based on the block test of 12 indica rice varieties conducted by Shuizhai Testing Station of Anlu City in Hubei Province，the yield of 12 varieties were analyzed，the cluster analysis on the average yield，main yield traits and plant traits was carried out to evaluate the pros and cons of various varieties，try to establish a objective evaluation method for varieties by using statistical methods.The results showed that significance of yield data of block test could be evaluated by using statistical method，yield results of rice varieties could be reasonably classified by clustering，and the varieties could be objectively evaluated combining the yield data.
　　Key words    indica rice;variety;yield;yield component;cluster analysis
　　水稻是我国种植面积大、单产高、总产多的作物。遗传改良、化肥使用与包括耕作制度在内的种植管理水平是提高水稻产量的3个主要科技进步因素[1]。要保证我国粮食产量的安全，稳步推进良种培育，并因地制宜地推广适合的品种成了水稻增产的重要保障[2]。
　　水稻品种的推广有特定的地域性限制，不同的品种在不同的区域其性能表现并不完全相同[3]。因此，在良种推广过程中，不同品种在区域试验中的表现成为该品种是否适宜当地区域气候、土壤和种植条件的重要依据，而如何科学、客观地对区域试验结果进行统计评价是区域试验结果分析的关键[4-5]。
　　本研究通过对本地区域试验中12个籼稻品种的统计分析，以统计结果和考种产量结果为依据，分析各品种的产量表现，从统计显著性角度分析品种的产量差异;并依据品种的产量差异结果，对品种进行聚类分析，从而对品种进行分级分类。另外，根据品种的经济性状、植物生长性状和抗性性状的客观聚类分析，对品种的各种表现进行聚类评价，从而客观评价各品种间的表现差异。
　　1    材料与方法
　　1.1    试验地概况
　　区试位置为湖北省安陆市烟店镇水寨村，为安陆市农业局属水寨试验站内部，试验点地理位置为东经113°39′23″、北纬31°16′35″，海拔为30.0 m。该地处于湖北省江汉平原和鄂西北岗地的过渡带地区，是长江中下游中稻种植典型区域[6]。
　　1.2    试验材料
　　供试中籼稻品种12个，分别为珞优9348、Y两优976、深两优3117、甬优4949、内6优147、隆两优281、E两优476、晶两优534、华两优929、隆两优618、隆两优华占和荃优822。
　　1.3    试验设计
　　试验共设12个处理，即每个品种为一个处理。3次重复，采用随机区组排列，小区面积13.34 m2（6.67 m×2.00 m）。株行距16.67 cm×20.0 cm。每小区10行，每行40 穴，全小区共400穴。每穴2～3粒谷苗。
　　1.4    栽培管理
　　秧田的前作为绿肥，于2018年4月16日对整个试验区施用30%复合肥150 kg/hm2、碳铵600 kg/hm2。于4月13—14日晒种2 d，4月15日采用湿润浸种方式浸种1 d，4月16—17日2 d进行催芽处理。4月18日播种，秧田净播种量为186 kg/hm2。5月3日施用尿素150 kg/hm2作为追肥。根据当地的病虫害预防预报适时科学进行病虫害和杂草的防治。 　　供试秧田为潴育型水稻土，壤土土质，前作为小麦。稻田采用湿耕法，于5月15日翻耕泡水，5月17日旋耙。对于区试稻田，5月17日施40%复合肥（24-6-10）600 kg/hm2， 5月25日追施尿素150 kg/hm2。区试稻田移栽期为5月18日，秧龄为30 d。移栽后复3 cm浅水，返青后浅水促蘖，抽穗扬花期灌深水。6月20日开始晒田，7月10日复水。
　　1.5    区试期间气候及病虫害状况
　　4月下旬至6月上中旬阴雨天偏多，日照偏少，不利于分蘖;7月下旬至8月下旬連续高温，对品种结实率、千粒重造成一定影响。试验过程中，病害较轻，对试验结果影响不明显;虫害防治及时，没有造成大的危害，对试验结果影响不明显。
　　1.6    调查内容与方法
　　试验期间，定期记录各个品种分蘖抽穗状况、秧田长势、病虫害发生状况等各项经济性状、植株生育期和生长性状情况，最终记录各品种的考种情况。
　　1.7    数据统计与分析
　　本试验设计的数据统计检验全部采用R语言软件来完成[7]。对于品种间产量差异的统计分析，由于本试验的数据每个品种区试中只有3个重复，属于小样本数据，故采用非参数检验进行品种间差异显著性检验，具体使用Wilcoxon秩检验来进行[8-9]。对于品种的聚类分析和品种分级，采用R语言中的聚类分析方法进行统计分析[10]。
　　秩检验也称秩和检验，其中“秩”又称等级，即按数据大小排定的次序号。上述次序号的和称“秩和”，秩和检验就是用秩和作为统计量进行假设检验的方法。秩和检验的优点：一是不受总体分布限制，适用面广;二是适用于等级资料及两端无缺定值的资料;三是易于理解，易于计算。缺点是符合参数检验的资料，用秩和检验不能充分利用信息，检验效能低。
　　2    结果与分析
　　2.1    经济性状
　　由表1可知，不同水稻品种有效穗数为201.0万～315.0万穗/hm2，穗实粒数为100.7～140.6粒，千粒重为23.70～29.82 g。
　　2.2    产量
　　由表2可知，各品种小区平均产量在9.800～11.667 kg之间，折合产量为7 346.33～8 745.88 kg/hm2之间。说明这12个品种之间产量差别不是很大。
　　为了探究12个品种之间产量差异的显著性，利用秩统计检验，统计分析各品种两两之间的差异性，为了便于表达和比较，品种的顺序按照小区计产的结果进行了升序排列，得到表3。
　　从表3可以看出，隆两优华占除了和E两优476差异不显著以外，和其他品种之间的产量差异都达到了显著水平，说明隆两优华占品种的产量明显低于其他品种。隆两优281、内6优147产量表现最好，而且两者之间产量差异在统计学上没有显著性，说明两者都是在本次区域试验中产量表现最好的品种。
　　2.3    基于品种产量的聚类分析和品种表现评价根据各品种产量表现这个单因素进行聚类分析，其中聚类分析的距离指数是根据不同品种之间产量的相异程度计算得到。
　　所有的计算和聚类过程在R软件中实现。最终结果如图1所示。根据聚类分析的分组情况可以看出，珞优9348、甬优4949、E两优476和隆两优华占是一个类别，而且隆两优华占在更高分类级别上自成一类，结合产量数据，可以判定隆两优华占是本次区域试验中表现最差的品种，珞优9348、甬优4949、E两优476这3个品种的产量表现较接近;Y两优976在产量表现上自成一类，结合产量数据分析，Y两优976可以算是表现中等偏下的品种类型;深两优3117、华两优929产量表现接近，结合产量数据分析，可以算作表现中等的品种类型;晶两优534、隆两优618、荃优822这3个品种表现更为接近，且其产量表现强于深两优3117、华两优929，可以作为表现最中等偏上的品种类型;而内6优147、隆两优281这2个品种的产量表现在聚类上距离和其他品种较远，可以归为一类，而且根据其产量数据，可以算作是在本次区试中产量表现最好的品种类型。
　　3    结论与讨论
　　本文系统探讨了湖北省安陆市农业局2018年区域试验中12个籼稻品种的产量表现，并进行了分类分级比较。结果表明，内6优147、隆两优281这2个品种产量表现显著高于其他品种，隆两优华占品种产量表现显著低于其他品种。品种产量的统计显著性检测可以作为品种产量差异程度的客观度量标准。结合产量表现和聚类分析结果，同时依据分级的要求，可以用聚类统计分析结果和品种产量结果对品种进行客观的分类和分级比较，可以避免人为分类的随意性，为品种区试的分级提供客观依据[11]。
　　4    参考文献
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　　[2] 李如海，张满利，李全英，等.辽宁省主栽水稻产量构成因素分析[J].辽宁农业科学，2019（5）：31-34.
　　[3] 石垒，姜汉峰，邢丹英，等.不同栽培措施对长农粳1号生长特性及产量的影响[J].湖北农业科学，2019，58（8）：12-15.
　　[4] 王福珍，赵仲仁.提高水稻种植效益的栽培技术要点[J].南方农业，2018，12（29）：13-14.
　　[5] 张月林.2009年来安县优质高产杂交水稻新品种对比试验总结[J].农业科技通讯，2010（12）：146-148.
　　[6] 明先利，罗真.安陆市“三品一标”发展现状及对策[J].湖北农业科学，2019，58（增刊1）：103-105.
　　[7] 薛毅，统计建模与R软件[M].北京：清华大学出版社，2007：22-25.
　　[8] 刘二钢，马建强.R语言在统计分析中的使用技巧[J].电脑知识与技术，2017，13（1）：251-253.
　　[9] 赵建昕，徐兴忠.检验统计量的选择[J].统计与决策，2009（4）：4-6.
　　[10] 杨国峰，严小微，钟兆飞，等.海南山栏稻资源农艺性状特征及聚类分析[J].江苏农业科学，2019，47（1）：66-69.
　　[11] 刘志敏，胡晓华，赵飞强.黄花菜品种资源聚类分析初探[J].湖南农学院学报，1989（2）：33-39.
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